JP3961081B2

JP3961081B2 - Heating method for laminate of unvulcanized rubber and metal plate

Info

Publication number: JP3961081B2
Application number: JP23864397A
Authority: JP
Inventors: 陽一井上; 滋結城; 裕彦福元; 成人足立; 夏四郎嬉野; 隆之佐藤; 好徳黒川; 和彦崎山
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: JPH10193504A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムと金属板とを交互に積層した積層体構造の加硫ゴム成形品、この加硫ゴム成形品の原形である未加硫ゴムと金属板とを交互に積層した積層体を加熱する方法及び加熱装置、上記加硫ゴム成形品の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴムと金属板の積層体構造の加硫ゴム成形品としては、例えば免震装置に用いられるものがある。この免震装置は、ビル、建物、橋梁、機械装置等の構造物の基礎に取り付けられるものであり、地震等による加振力に対する応答加速度を減少させ、被害を最小限にとどめるためのものである。建物用の大型の免震装置では、設計荷重が５００トン以上にもなり、その直径は１ｍ前後の大きさになる。
【０００３】
このようなゴムと金属板の積層体は、加硫済ゴムと金属板を接着するか、未加硫ゴムと金属板の積層体を加圧しながら加硫温度まで加熱することによって製造される。加硫済ゴムと金属板を接着する方法としては、金属を電磁誘導で加熱して接着剤層部分を主として加熱する方法（特公昭５９−１９０１８号公報）が提案されているが、未加硫ゴムを１枚ずつ加硫して加硫済ゴムを製造する工程や、金属板との間に接着剤を塗布して積層する工程などを必要とするため、とくに、免震装置などのように大型の積層体では、好ましい方法とはいえない。
【０００４】
そこで、未加硫ゴムと金属板の積層体を加熱し、加圧しながら加硫できる加熱方法が望まれる。一般的に、未加硫ゴムの加熱方法としては、蒸気や温水を使用した熱板プレスやホットプレスが用いられているが、モールド（金型）を電磁誘導で発熱させ、モールドからの熱伝達で未加硫ゴムを加熱する方法（特開昭５７−１９３３４０号公報）も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、未加硫ゴムは一種の断熱材であり、熱板プレス、ホットプレスおよびモールドの発熱などによる外部からの加熱だけでは内部まで熱がいきわたるまでに時間がかかり、生産性が著しく劣るという問題があった。この問題はとくに大型の免震装置などでは、顕著なものとなる。
【０００６】
例えば、前述の設計荷重が約５００トンで直径が約１ｍの建物用の大型の免震装置では、加硫するのにおよそ１０〜２０時間かかっている。また、このように長時間にわたって大型の積層体を加熱加圧状態のまま保持することは、エネルギーコストの面からも好ましいものではない。
【０００７】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、未加硫ゴムと金属板からなる積層体を短時間で加熱することができる加熱方法を提供することである。また、昇温中の積層体内で温度差が生じないように加熱できる加熱方法を合わせて提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、未加硫ゴムと金属板を交互に積み重ねて電磁誘導加熱により加熱成形された積層体構造の加硫ゴム成形品であって、前記金属板は導電性材料により形成されていることを特徴とするものである。前記金属板は導電性材料であるので渦電流により発熱させることができる。したがって、電磁誘導加熱に供することができる。導電性材料としては、鉄板、鋼板の他、アルミニウムおよびその合金、銅およびその合金などがある。金属板が鉄板を除く上記のような材料により形成された積層体では、耐腐食性が鉄よりも良好であることから、鉄板で形成した場合よりも腐食による設計荷重の低下を招来し難いものとなる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明に加えて、前記金属板が磁性を有するものである。磁性体は磁界を強め渦電流を大きくする。
【００１０】
第３の発明は、未加硫ゴムと金属板とを交互に積層してなる未加硫積層体を誘導コイルの影響下に配置し、該誘導コイルに交流を通電して前記未加硫積層体を構成する複数の金属板の各々に渦電流を発生せしめて各金属板を発熱させ、昇温された各金属板からの熱伝導によって前記未加硫ゴムを加熱することを特徴とする加熱方法である。金属板は導電性材料であり、磁束変化により内部に渦電流が発生する。誘導コイルにより発生する磁束密度を大きくするためには、金属板の磁性が大きいほうが好ましい。また、強度およびコストの観点からは鋼板であることが好ましい。積層体は、薄板状の未加硫ゴムと金属板とを交互に積層したものであるが、その積層方向の両端は金属板である。両端の金属板は、未加硫ゴムに挟まれている金属板と異なり、完成品を所定箇所に取り付けるためのネジ孔などが設けられるため、フランジ部分だけ幅広となっている。これら積層体の形状は、中実円柱または中空円筒柱などが一般的であるが、３角柱以上の多角柱（中空のものも含む）なども可能である。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明に加えて、前記誘導コイルを少なくとも未加硫ゴムに挟まれた各金属板に対して積層方向と直交する方向に渦電流を発生させるように配設したものである。未加硫ゴムに挟まれた金属板の積層方向と直交する方向（径方向）に渦電流を発生させる方法としては、誘導コイルの内部に積層体を置く方法が構成が簡素であり好ましいが、複数の誘導コイルを積層体の周辺に配置することによっても可能である。金属板は良好な熱伝導体であり、例えば、径方向の端付近の局所的な発熱であってもすぐに全体に伝導し全面が昇温する。このように全面が昇温された金属板により未加硫ゴムが加熱される。径方向の端付近とは、積層体が中実柱の場合外周を指し、積層体が中空柱の場合、外周または内周を指す。外周と内周は何れか一方を発熱させてもよいし、両方を発熱させてもよい。内周を発熱させるには、内周の中空部分に誘導コイルを挿入する方法などがある。
【００１２】
第５の発明は、第３又は第４の発明に加えて、前記金属板が、磁性材料により形成されてなるものである。磁性体は磁界を強め渦電流を大きくし、大きな発熱量が得られる。もっとも、他の熱源との併用などによって補うようにすることも可能である。
【００１３】
第６の発明は、第３乃至５の何れかの発明に加えて、前記誘導コイルに通電される交流電流の周波数が１ＫＨｚ以下であるものである。周波数を１ＫＨｚ以下の低周波数とすることによって、積層方向の両端と中央との温度差がなくなる。すなわち、周波数が高くなる程、積層方向の上端および下端にあるものに加熱が集中する傾向がある。低周波数の磁界を積層体に印加することによって、積層体中の金属板のそれぞれに磁界を十分に印加して発熱させることができ、積層方向に温度勾配を生じさせることなく均一に積層体全体の加熱を短時間で行うことができる。
【００１４】
第７の発明は、第３乃至６の何れかの発明に加えて、前記周波数が２０Ｈｚ以下であるものである。積層体内部の金属板に面内温度差を生じさせないように温度を上昇させることができる。したがって、積層体の積層方向だけでなく径方向の温度差が緩和される。
【００１５】
第８の発明は、第３乃至７の何れかの発明に加えて、前記周波数が１Ｈｚ以上であるものである。周波数を下げると加熱効率が下がる傾向にある。温度の均一性と加熱効率の２つを考慮して、所定温度に到達する時間を下げない程度に、均一な温度で加温されるような最適な周波数を決定することが好ましい。が、概して１Ｈｚ未満では、所定温度に到達させるのに時間がかかるようになるため好ましくない。
【００１６】
第９の発明は、第３乃至８の何れかの発明に加えて、前記誘導コイルに通電される交流電流の周波数を変化させながら加熱するものである。周波数を変えることによって、外周と内部の金属板の発熱量の大小を制御できるため、温度差をより均一にできる。
【００１７】
第１０の発明は、第３乃至９の発明に加えて、前記加熱方法が、前記積層体内の未加硫ゴムを所定温度まで昇温させる予熱工程に適応されるものである。未加硫ゴムを加硫する場合、予熱工程と、予熱されたゴムを所定温度に保ちながら加圧する加硫工程とを要する。予熱工程で誘導加熱を行ったのち、加硫工程で熱盤プレスやホットプレスなど従来の方法を用いて加硫してもよい。
【００１８】
第１１の発明は、第３乃至１０の何れかの発明に加えて、前記加熱方法が、前記積層体を積層方向に加圧しながら加熱する加硫工程に適応されるものである。予熱工程を熱盤プレスやホットプレスなど従来の方法での加熱とし、加硫工程を電磁誘導加熱としてもよい。また、両方の工程を電磁誘導加熱としてもよい。
【００１９】
第１２の発明は、第３乃至１１の何れかの発明に加えて、前記積層体の外周をモールドで拘束して加熱するものである。加硫工程では、加圧するためのモールド内に未加硫ゴムと金属板の積層体を収納する。モールド内に収めたまま加熱できるようにすることにより、モールドへの出し入れの手間が省け、予熱工程から加硫工程への移行が容易になる。
【００２０】
第１３の発明は、第１２の発明に加えて、前記モールドが、非または弱磁性体であるものである。モールドが磁束を引きつけないので筒状のモールドの中空部に、良好な磁界を生成する。したがって、その中空部に収納される積層体の金属板を透過する磁束が減少することなく、効率のよい電磁誘導加熱が可能になる。非磁性体であることが好ましいが弱磁性体でもよい。非または弱磁性体としては、ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス、コンクリート、各種セラミックなどがある。
【００２１】
第１４の発明は、第１２または１３の発明に加えて、前記モールドが、導電性を有しているものである。モールド内に渦電流を発生させることができる。したがって、モールドも昇温し、モールドからの熱伝導によって積層体を外周からも加熱することができる。これにより、積層体内部と外周との温度差をなくすことができる。
【００２２】
第１５の発明は、第１２、１３または１４の発明に加えて、前記モールドが、オーステナイト系ステンレス製であるものである。オーステナイト系ステンレスは、非（または弱）磁性体であり、導電性を有することから、モールド内の積層体に作用する磁力に悪影響を与えることがない。その上、耐腐食性があり、機械的強度も強く、低コストである。
【００２３】
第１６の発明は、第１２乃至１５の発明に加えて、前記モールドを加熱する加熱手段を設け、当該モールドからの熱伝導によって積層体を外周からも加熱するものである。モールドの加熱手段としては、モールド内に設けられた空洞に加熱媒体を供給するもの、電熱線を内設したものなど、従来から一般に用いられる手段を適宜採用することができる。これにより、積層体内部と外周との温度差（径方向の温度勾配）をなくすことができる。
【００２４】
第１７の発明は、第３乃至１６の発明に加えて、前記未加硫積層体を積層方向両端側から加熱または保温する加熱・保温手段が設けられてなるものである。積層方向両端の加熱・保温手段としては、内部に加熱媒体が供給される熱盤、電熱線を内設された熱盤など、従来から一般に用いられる手段を適宜採用することができる。これにより、積層体の積層方向の温度勾配をなくすことができる。
【００２５】
第１８の発明は、第１又は２の発明に記載の加硫ゴム成形品の製造方法であって、前記未加硫ゴムと金属板とを交互に積層してなる積層体を誘導コイルの影響下に配置し、該誘導コイルに交流を通電して前記積層体を構成する複数の金属板の各々に渦電流を発生せしめて各金属板を発熱させ、昇温された各金属板からの熱伝導によって前記未加硫ゴムを加熱しながら、前記積層体の積層方向に加圧力を作用させて加硫することを特徴とするゴムと金属板の積層体構造の加硫ゴム成形品の製造方法である。未加硫ゴムと金属板の積層体を加硫して加硫ゴム成形品を製造する場合に、予熱工程と加硫工程に誘導加熱が適応されるものである。両工程を一つの設備で連続して行なうことが出来るので効率的である。
【００２６】
第１９の発明は、第１８の発明に加えて、前記積層体を少なくとも外側の外周が拘束されるモールド内に収納して行なうものである。モールド内に収めたまま加熱できるようにすることにより、モールドへの出し入れの手間が省け、製造工程が簡素化できる。
【００２７】
第２０の発明は、第１又は２の発明に記載の加硫ゴム成形品の製造方法であって、前記未加硫ゴムと金属板とを交互に積層してなる積層体を誘導コイルの影響下に配置し、該誘導コイルに交流を通電して前記積層体を構成する複数の金属板の各々に渦電流を発生せしめて各金属板を発熱させることで前記積層体を予熱した後、該積層体の積層方向に加圧力を作用させながら適宜加熱しながら加硫することを特徴とするゴムと金属板の積層体構造の加硫ゴム成形品の製造方法である。未加硫ゴムを加硫する場合、予熱工程と、予熱されたゴムを所定温度に保ちながら加圧する加硫工程とを要する。予熱工程で誘導加熱を行ったのち、加硫工程で熱盤プレスやホットプレスなど従来の方法を用いて加硫してもよい。
【００２８】
第２１の発明は、第２０の発明に加えて、前記積層体を少なくとも外側の外周が拘束されるモールド内に収納して行なうものである。モールド内に収めたまま加熱できるようにすることにより、モールドへの出し入れの手間が省け、製造工程が簡素化できる。
【００２９】
【本発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１乃至図３は、本発明の積層体の実施態様例を示す積層方向の断面図である。本発明において、積層体の代表的な形状としては、中実円柱や中空円筒が挙げられるが、これに限らず、三角柱以上の多角柱（中空のものも含む）も可能である。しかしながら、便宜上本明細書では、積層方向と直交する方向を径方向という。
【００３０】
図１において、積層体１は、金属板２、４、５とゴム３を平行状態を保ったまま交互に積み重ねたものである。金属板２、４、５のうち、金属板２は内部板２とも呼ばれ、金属板４、５は連結板４、５とも呼ばれる。内部板２の両面はゴム３と接しており、連結板４、５は、積層体１の両端面にあってフランジ部分４ａ、５ａを有している。内部板２とゴム３はそれぞれ、厚みが数ミリメートルであり、数枚〜数十枚を交互に積み重ねられている。連結板４、５は、取付けプレート等をネジ止めするためのフランジとして機能する。そのため、内部板２よりも厚く、径も大きくなっている。内部板２はゴム３の積層方向の剛性を高めるためのものであり、ゴム３と略同等の厚みであることが好ましい。
【００３１】
また、図１において、内部板２は、環状のゴム３ａによってその外周２ａもゴム３、３ａ内に完全に埋設された状態になっている。このように、内部板２がゴム３に完全に埋設された構成であれば、１回の加硫成形により内部板２を完全に防錆した加硫ゴム成形品とすることができるので好ましい。
【００３２】
図２では、図１の環状のゴム３ａにあたるものがなく、全ての内部板２の外周２ａは露出している。また、図３では、一部の内部板２の外周２ａが露出している。このように、全てまたは一部の内部板２の外周２ａが露出された構成であれば、露出した外周２ａにモールドを当接させて、加熱したモールドからの熱伝導により内部板２を加熱でき、その内部板２からの熱伝導により未加硫ゴム３を一層効率よく加熱することができる。また、冷却時において、内部板２の外周２ａを冷媒などによって強制的に冷やすことができ、冷却時間を短縮化することができる。
【００３３】
金属板２、４、５は導電性材料から形成されており、磁束が変化する環境に置かれると内部に渦電流が発生し、発熱する。したがって、この積層体１は、電磁誘導加熱により金属板２、４、５を加熱することができる。また、磁束の通り道にある金属板２、４、５が磁性を有するものであれば、磁界を強めることができ、発生する渦電流が大きくなり、発熱量が大きくなる。金属板が加熱されると、それと接するゴム３が昇温された金属板２、４、５からの熱伝導により加熱される。また、積層体１は、主に免震ゴムとして建築物の柱下にて何百トンというオーダーの荷重に何十年と耐えなければならない。そのため、鉄よりも耐腐食性が良好な材料により形成されることが好ましい。そのような材料として、ステンレスなどの鋼板、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などを挙げることができ、腐食による設計荷重の低下を招来し難いものとすることができる。以上のほか、強度があり低コストであるという観点も含めて本発明では、金属板２、４、５の最も好ましい材料の一例としてマルテンサイト系ステンレスを挙げることができる。
【００３４】
次に、図４に基づいて前述の積層体を加熱する方法を説明する。
【００３５】
図４において、積層体１の外周には、誘導コイル６がらせん状に巻回されて配設されており、周波数調整器７が接続されて誘導コイル６に交流が通電されている。周波数調整器７は例えばインバータ装置で構成され、１ＫＨｚ以下の任意の周波数の交流を発生させることができるものである。誘導コイル６は、上下の連結板４，５の間であって、内部板２の端（径方向の外周）２ａにできるだけ近づけて配設されることが好ましい。誘導コイル６によって形成される磁束は点線のように、上側の連結板４の下側をはって、内部板２の外周２ａ付近の各々を貫き、下側の連結板５の上側をはうというループを形成する。すると、内部板２の外周２ａ付近に渦電流が発生する。この渦電流によるＩ２Ｒ損失によって内部板２の外周２ａ付近が発熱する。
【００３６】
内部板２は良好な熱伝導体であり、かつ、その両面に接している未加硫ゴム３は断熱材である。したがって、内部板２の外周２ａ付近での発熱はゴムへ拡散されることなく、矢印丸１に示されるように速やかに中央部へ向かいすぐに、内部板２の全体が発熱しているのと略等価な状態になる。ついで、このように昇温された内部板２の全体からじわじわと未加硫ゴム３に向かって矢印丸２のように熱伝導が行われる。このような熱伝導が内部板２の各々で生じるため、積層体１はその内部から全体が加熱される。したがって、速やかで均一な加熱が可能である。
【００３７】
次に本発明の電磁誘導による加熱方法と、従来のスチームによる加熱方法を、シミュレーションテストの結果を示すグラフ図において比較する。
【００３８】
図５において、誘導加熱は、積層体１に６０Ｈｚの交流を作用させて１００°Ｃまで加熱した場合であり、スチーム加熱は、積層体１をスチーム室の中に入れて外部から加熱した場合である。中央部は、図４に示される積層体１のゴムのＡ部分を示し、径方向の中心であり、かつ積層方向の中央にあたる。また、上端部は、図４に示される積層体１のゴムのＢ部分を示し、径方向の外周２ａ付近であり、かつ積層方向の上端にあたる。
【００３９】
図５において、●印と■印で示される誘導加熱では、◆印と▲印で示されるスチームに比べて昇温カーブが急であり、短時間で所定温度に昇温できることがわかる。また、誘導加熱では、中央部●印と、上端部■印とで温度差が比較的少なく、似たようなカーブで昇温しているのに比べて、スチーム加熱では、中央部▲印と上端部◆印とで温度差が激しく、均一に昇温されていないことがわかる。すなわち、電磁誘導加熱では、内部から加熱されるので、早く均一な加熱が可能であり、およそ１００分で、中央部Ａおよび上端部Ｂの両方が１００°Ｃ近くになって安定に向かっている。これに対し、スチーム加熱では、外部から順に内部に向かって加熱されるため、中央部Ａと上端部Ｂとで温度差が大きく、およそ２０時間以上経ってようやく、中央部Ａおよび上端部Ｂの両方が約１００°Ｃになって安定に向かう。このことから、積層体１に本実施形態の電磁誘導加熱を施すと、加硫時間を１／１０程度に短縮できる可能性があることが判る。
【００４０】
次に、金属板２、４、５の材料として好ましいマルテンサイト系ステンレスを用いた場合を、鉄と比較する。
【００４１】
図６は、図４の内部板２および連結板４・５に耐腐食性の良好なマルテンサイト系ステンレス（ＳＵＳ）を用いた構成した積層体１に６０Ｈｚの交流を作用させて１５０°Ｃまで加熱する場合のシミュレーションテストの結果“○”を示すグラフ図である。尚、比較例として、内部板２および連結板４・５に耐腐食性の低い鉄（ｓｔｅｅｌ）を用いた場合のシミュレーションテストの結果“●”と、従来方法である蒸気（１７０°Ｃ）を用いて加熱した場合のシミュレーションテストの結果“△”も併せて求めた。
【００４２】
この結果、加熱を開始してから１５０°Ｃに到達するまでに要する時間は、ステンレス（ＳＵＳ）の積層体１において４４０分、鉄（ｓｔｅｅｌ）の積層体１において２６０分、蒸気加熱において５２０分であることが判明した。また、最高温度と最低温度との関係は、鉄（ｓｔｅｅｌ）の積層体１において最も温度差が小さく、蒸気加熱において最も温度差が大きく、ステンレス（ＳＵＳ）の積層体１がこれらの場合の中間の温度差であることが判明した。これにより、ステンレス（ＳＵＳ）を用いた場合には、電気伝導度が鉄（ｓｔｅｅｌ）よりも小さいため、鉄（ｓｔｅｅｌ）を用いた場合よりも加熱に時間を要しているが、蒸気で積層体１の外部から加熱する場合よりも、積層体１の内部から加熱しているため、短時間で加熱を行うことができることが判明した。
【００４３】
ところで、先の図５などに示されるシミュレーション結果では、スチーム加熱に比べて誘導加熱が格段に優れていることがわかるが、中央部Ａと上端部Ｂとで全く温度差がないわけではない。すなわち、中央部Ａ（●印）の昇温カーブのほうが、上端部Ｂ（■印）の昇温カーブより急であり、積層体１の内部の方が上下端よりもわずかながらも加熱され易い傾向にあることを示している。内部板２の端部２ａから内部に向かう熱量の方が積層体１の上下端での放熱を上回って、熱量が内部にこもっていることを示唆している。
【００４４】
そこで、誘導コイル６の周波数を変えて発熱量を制御し、全体が同一な昇温カーブを描くようにすることが好ましい。
【００４５】
一方で、交流発生器７からの交流の周波数を上げすぎると、内部板２のうち積層方向の上端および下端にあるものが外周の端Ｃ、Ｄ（図４参照）だけで発熱しようとする傾向があり、積層方向および径方向に温度勾配を生じることがわかっている。内部板２の外周２ａの端付近をそれぞれ発熱させるためには、１ＫＨｚ以下の低周波数にする必要がある。
【００４６】
また、１ＫＨｚ以下の周波数であっても、金属板の内部で径方向の温度勾配が生じる場合がある。その場合、さらに低い周波数にすると、金属板（内部板）における磁束の径方向に浸透深さ（表皮深さ）が大きくなる。このため、金属板に誘導されるジュール発熱の径方向分布が周波数を下げることによってよりブロードになるために、面内温度差が小さくなる。
【００４７】
図７において、コイル周波数と加熱時間との関係、および、コイル周波数と温度差との関係を比較する。図７は、直径５００ｍｍの積層体（厚さ３ｍｍの鋼板を２５層、厚さ５ｍｍの加硫済ゴムを２６層交互に積層したもの）に交番磁界を印加したときのシミュレーション結果である。
【００４８】
図７において、破線▲印で示されるカーブは、鋼板（内部板２）の面内温度差を示しており、周波数が低いほど温度差が少ないことがわかる。したがって、周波数を低くすればそれだけ、積層体の内部で温度差が生じないように均一に昇温できる。一方で、実線●印で示されるカーブは、積層体１の全体が１５０℃に到達する時間を示しており、周波数が低いほど加熱に時間がかかることがわかる。したがって、この図６を用いて、ゴムの加硫に影響の出ない範囲の面内温度差で、なるべく速く温度が上昇して加硫ができるように、適宜周波数を決定することができる。そのような範囲として、周波数を１Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下とすることが好ましい。この範囲で、面内温度差は５０℃〜７０℃、１５０℃到達時間は１０分〜１００分である。
【００４９】
さらに、金属板（鋼板）の面内温度差を緩和する方法として積層体の外周と接するモールドの温度を制御する方法が挙げられる。この方法としては、モールドを導電体で形成し、内部板と同様に電磁誘導で発熱させる方法が好ましい。
【００５０】
モールド８は、図８に示されるように、積層体１の径方向を拘束するために積層体１の外径に等しい内径を有する中空体であり、積層体１が積層方向に加圧されるように、加圧代εだけ連結板４と連結板５との間の間隔よりもモールド８の段差８ａ、８ｂ間の間隔の方が小さくされている。積層体１をこの様なモールド８に収納した状態で加熱する場合には、誘導コイル６は、モールド８の外周に配設される。
【００５１】
図９に、図８に示されるようなモールド８をオーステナイト系ＳＵＳで、径方向の厚さを２５ｍｍとして形成した場合のモールドの昇温速度を周波数との関係においてシミュレーションで調べた結果を示す。破線●印で示されるモールドの昇温速度は周波数の増加に伴い大きく増加しているが、実線○印で示される鋼板の昇温速度はほぼ横ばいである。両者は３Ｈｚ近辺で一致する。したがって、モールドをオーステナイト系ステンレス製とした場合、誘導加熱の周波数を３Ｈｚ近辺とすれば、積層体の内部と、モールドに接する境界とで温度差が生じない。
【００５２】
また、図９の関係を用いれば、加熱の途中で周波数を切り換えることにより、モールド、内部の金属板、それぞれの昇温速度を制御することができる。
【００５３】
なお、モールド８は、非（または弱）磁性体で形成されることが好ましい。誘導コイル６による磁束がモールド８を透過して内部板２に及びやすいからである。このような観点からもモールドをＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス製とすることが好ましいことがわかる。
【００５４】
このように、積層体に接するモールドを加熱することによっても、温度格差を緩和できることがわかる。モールドを用いない加熱（予熱など）の場合は、これと同形にされたオーステナイト系ステンレス製の治具を積層体の外周に接触させればよい。また、後述するように、温度の上がりにくいところに他の加熱方法を補助的に使用することによっても温度格差を無くすようにすることができる。
【００５５】
次に、図１０に基づいて、未加硫ゴムと金属板とを交互に積層した積層体を加硫するシステムの一例を説明する。図１０に示される加硫システムでは、予熱工程（第１・第２予熱ステーションＳ２、Ｓ３）で本発明の電磁誘導加熱が行われ、加硫工程（加圧加熱ステーションＳ１）では従来のスチーム加熱が行われる。この加硫システムは、この他に、モールドを着脱するための第１・第２組立・分解ステーションＳ４、Ｓ５（組立ステーションＳ４と分解ステーションＳ５に別けてもよい）と、これら各ステーションＳ１〜Ｓ５の間をモールドおよび積層体を載置して走行する搬送台車３０を備えている。
【００５６】
一般に、上記積層体を加熱するだけならばモールド内に収納しなくてもできるが、加圧を必要とする加硫工程ではモールド内に収納した状態での加熱が必要である。したがって、上記積層体を加硫する場合には、予熱工程から加硫工程までモールド内に収納した状態で流れ作業的に行われることが好ましい。すなわち、図１０において、積層体は、先ず、モールド組立ステーションＳ４に搬送され、モールドを装着されて予熱ステーションＳ２またはＳ３で予熱され、加圧加熱ステーションＳ１で加硫され、モールド分解ステーションＳ５に搬送されてモールドから取り出される。
【００５７】
また、通常、積層体の温度を加硫可能な所定温度まで昇温させる予熱工程の方が、一定温度を保った状態で加圧する加硫工程よりも時間を要する。また、モールドの組立・分解にも時間を要する。そこで、予熱工程を行う予熱ステーションの数を、加硫工程を行う加圧加熱ステーションの数よりも多くすることによって、加硫サイクルを短縮し、生産性を上げることができる。モールドの組立・分解ステーションも複数設けることが好ましい。図１０において、予熱ステーションは２つ設けられており、加圧加熱ステーションは１つである。なお、これらの数の比は、時間の差によって適宜決められることが好ましい。
【００５８】
図１１および図１２に示される装置は、図１０のシステムに用いられる装置であり、予熱を電磁誘導（図１１参照）で、加硫をスチーム加熱（図１２参照）で別の装置でそれぞれ行うように構成されたものである。
【００５９】
図１１において、モールド１０は、積層体１の径方向を拘束する円筒状のモールド本体１２と、積層体１の積層方向両端面と接する下蓋部１１および上蓋部１３から構成されている。下蓋部１１とモールド本体１２との間にて、積層体１の連結板５が保持され、上蓋部１３とモールド本体１２との間にて積層体１の連結板４が保持されるともに、これら上蓋部１３とモールド本体１２の間には押し込み可能な加圧代εが設けられている。誘導コイル６はモールド本体１２の外周であって、連結板４，５の間に位置するように配設されている。また、モールド本体１２内部には、加硫工程で作用させるべき加熱ジャケット１２ａが設けられている。さらに、モールド本体１２は、縦割り可能な構成とすることによって積層体１の出し入れが容易となる。同様に、上下蓋部１１、１３を分解可能にしてもよい。また、上下蓋部１１、１３は省略することも可能である。
【００６０】
モールド本体１２は、前述したように、ＳＵＳ３０４の如き非（または弱）磁性体で形成されることが好ましく、誘導コイル６による磁束がモールド１０を透過して内部板２に及ぶようになっている。したがって、誘導コイル６に上述した低周波の交流を通電すると、積層体１の全体が内部から短時間に加熱されて加硫前の予熱が行われる。また、ＳＵＳ３０４は導電性材料であり、電磁誘導によって加熱されるので、モールド本体１２と接する端面からも積層体１は加熱され、内部との温度差が生じないように均一に加熱される。
【００６１】
図１２において、加硫プレス２０は、プレスフレーム２１内の上部に、上プラテン２２を高さ調整機構２３を介して保持し、プレスフレーム２１内の下部に、下プラテン２４を加圧シリンダ２５を介して保持する構造になっている。加圧シリンダ２５を短縮した状態にして、予熱された積層体１を収納するモールド１０を例えば紙面厚み方向から横滑りして所定位置にして装着する。その後、加圧シリンダ２５を伸長すると、モールド１０即ち積層体１は上下プラテン２２，２４の間で加圧される。同時に、中間部１２の加熱ジャケット１２ａにスチームを導入すると、加圧と加熱が同時に行われ、所定形状に加圧したままで硬化させるという加硫が進行する。なお、上下プラテン２２、２４の内部にも加熱ジャケット２２ａ、２４ａを設け、スチームを導入して加熱ができるように構成してもよい。
【００６２】
なお、加硫工程に本発明の電磁誘導による加熱方法を用いることもできる。そのばあい、１つの装置内で予熱と加硫の両工程を行えるように構成することが好ましい（図１３参照）。また、予熱を従来のスチームなどによる加熱方法で行い、加硫工程における加熱のみを電磁誘導加熱で行うように構成することも可能である。
【００６３】
次に、図１３に基づいて予熱と加硫の両工程を一度に行える加熱装置を詳細に説明する。
【００６４】
この加熱装置は、モールド４３内に装填された積層体１を上下方向に押圧する加圧プレス４０と、積層体１を加熱する電磁誘導加熱装置４１とを有している。加圧プレス４０は、内部が開口された枠型フレーム３１を有している。枠型フレーム３１は、複数枚の枠板３２…を積層してボルト３３…で締結することにより形成されており、枠板３２…の積層数を調整することによって、所望の応力や歪み量を容易に得ることができるようになっている。
【００６５】
上記の枠型フレーム３１の内部には、スペーサ部材３４が上面に設けられており、スペーサ部材３４の下端には、プラテンサポート３５を介して中空部３６ａを有した上部プラテン３６が設けられている。また、上部プラテン３６の下方には、上部プラテン３６と同様に中空部３７ａを有した下部プラテン３７が配置されている。そして、これらの上部および下部プラテン３６・３７の中空部３６ａ・３７ａには、図示しない熱供給源が接続されており、熱供給源は、蒸気等の加熱媒体を中空部３６ａ・３７ａに供給することによって、上部および下部プラテン３６・３７を所定温度以上に昇温させるようになっている。
【００６６】
上記の下部プラテン３７は、プラテンサポート３８を介して油圧等の流体圧を利用した加圧シリンダ３９に支持されている。加圧シリンダ３９は、軸心が鉛直方向に設定された加圧ロッド３９ａを有しており、加圧ロッド３９ａを進退移動させることによって、下部プラテン３７を昇降させるようになっている。これらの上部プラテン３６および下部プラテン３７の間には、モールド４３および積層体１が搬入されるようになっている。モールド４３は、積層体１の側周面に当接するように筒形状に一体的に形成されている。そして、このモールド４３内には、中空部４３ａが形成されており、中空部４３ａには、加硫成形時において上述の図示しない熱供給源が接続されるようになっている。これにより、モールド４３は、熱供給源から蒸気等の加熱媒体が中空部４３ａに供給されることによって、所定温度以上に加熱されるようになっている。また、モールド４３は、ＳＵＳ３０４等の非磁性体を用いて形成されており、モールド４３内において磁界を良好に生成させるようになっている。
【００６７】
上記のモールド４３内に装填される積層体１は、円柱形状の未加硫ゴム３を有している。未加硫ゴム３の内部には、金属板からなる内部板２…が所定間隔をおいて上下方向に積層されながら水平配置されている。また、未加硫ゴム３の上面および下面には、内部板２と同様に金属板からなる連結板４・５が接合されており、これらの連結板４・５および内部板２…は、電磁誘導により加熱されることによって、未加硫ゴム３を上下面および内部から加熱するようになっている。
【００６８】
上記の内部板２…および連結板４・５に対する加熱は、図１３に示すように、モールド４３の周囲に配置された電磁誘導加熱装置４１により行われるようになっている。電磁誘導加熱装置４１は、環状の誘導コイル４７と、誘導コイル４７を空気や水により強制冷却する図示しない冷却装置とを有している。誘導コイル４７には、図４の周波数調整器７（電源手段）が接続されており、周波数調整器７は、誘導コイル４７に通電される交流電流の周波数を調整することで、誘導コイル４７の周囲に任意の強度の磁界を発生させるようになっている。
【００６９】
上記の構成において、加熱装置の動作について説明する。先ず、モールド４３および誘導コイル４７を加圧プレス４０にセットし、加圧シリンダ３９に対して加圧ロッド３９ａを進出させることによって、モールド４３および積層体１を下部プラテン３７および上部プラテン３６により挟持して押圧する。この後、上部プラテン３６、下部プラテン３７、およびモールド４３に蒸気等の加熱媒体を供給して加熱すると共に、誘導コイル４７に対して所定の周波数で交流電流を通電し、誘導コイル４７の周囲に磁界を発生させる。
【００７０】
上記の磁界は、積層体１における未加硫ゴム３の上面および下面に接合された連結板４、５および未加硫ゴム３中に埋設された内部板２…に印加され、これらの連結板４、５および内部板２…に渦電流を発生させて加熱する。そして、この連結板４、５および内部板２…の加熱により未加硫ゴム３を上下面および内部から加熱し、さらに、上部プラテン３６、下部プラテン３７、およびモールド４３により未加硫ゴム３への加熱を促進することによって、未加硫ゴム３を外部および内部から加熱して加硫成形することになる。この後、積層体１の加硫成形が完了すると、モールド４３を誘導コイル４７と共に加圧装置４０から搬出した後、モールド４３を加硫済みの積層体１と共に冷却工程等の次工程に搬送する。
【００７１】
なお、上部プラテン３６、下部プラテン３７、およびモールド４３には、蒸気等の加熱媒体による加熱のほか、電熱方式など従来一般に用いられる加熱手段を適宜選択して利用することができる。また、これらは、電磁誘導による加熱により温度格差が生じた場合に、温度が上がりにくいところの加熱を補うように制御されることが、より均一で迅速な加熱を実現するという観点から好ましい。
【００７２】
以上説明した実施形態では、誘導コイルは積層体１の外周に沿ってらせん状に巻回されたものを例示したが、積層体１の外周にじゃばら状になった誘導コイルを数分割にして張りつけるものであってもよい。また、凹字型の鉄心に誘導コイルを巻き、凹字型鉄心の磁束の影響下に積層体を配置するものであってもよい。要は、積層体１を構成する内部板の各々に対して磁束を浸透させ、好ましくは、内部板の径方向の端部を発熱させることができればよい。
【００７３】
さらに、積層体は、中空のものでもよい。次に、図１４および図１５に基づいて、中空円筒柱状の積層体５０を加熱する方法を説明する。
【００７４】
図１４に示される積層体５０は、中空円板状の内部板５２を未加硫ゴム５３で埋設して中空円筒柱にし、未加硫ゴム５３の上下端に未加硫ゴム５３と同径の連結板５４，５５を密着させたものである。このような積層体５１にあっては、積層体の内周と外周のそれぞれに誘導コイル６１、６２を配設し、両端部（外周と内周）を発熱させるようにすることができる。
【００７５】
図１５では、図１４の積層体５１をモールド６３に収納し、モールド６３を介して電磁誘導加熱する状態を示している。モールド６３は、外筒６４と中心柱６５が立設された下モールド６６と、下モールド６６に対して締め込み代εを残して蓋をする上モールド６７とからなっている。このモールド６３はＳＵＳ３０４の如き非磁性体で形成されており、下モールド６６の外筒部６４の外周に誘導コイル６を配設することにより、積層体５１を加熱することができる構造になっている。また、外筒６４と中心柱６５は内部に加熱ジャケット６４ａ、６５ａを有しており、スチーム加熱などの方法により補助的な加熱もできるようになっている。
【００７６】
また、図２および図３に示されるように、内部板２が露出した積層体１では、加硫後の冷却工程において、前述の加熱方法とは逆に、内部板２の露出部（端部）を強制的に冷却し内部板２の全体の温度を下げ、熱伝導により内部から冷却することができる。これにより、冷却時間の短縮を図ることができる。
【００７７】
ここで、放熱の方法としては、図１６に示すように、積層体１を放置して自然放熱する方法を挙げることができると共に、送風ファン１４により空気（冷媒）を内部鋼板２の露出部に吹き当てて強制的に冷却する方法がある。また、空気を冷媒として用いる代わりに、気体状の冷媒として窒素ガスを用いても良いし、液体状の冷媒として水や油を用いても良い。また、積層体１を放置していても露出部を強制的に冷却できるように、冷却用フィン１５を露出部に取り付け、この冷却用フィン１５を介して露出部を強制的に冷却する方法であっても良い。さらに、冷却用フィン１５に上述の気体状や液体状の冷媒を接触させることによって、冷却用フィン１５を介して強制的に冷却するものであっても良い。尚、空気や水を冷媒として用いる場合には、内部板２が耐腐食性に良好なステンレス鋼板であることが望ましく、このような構成にすることによって、積層体１を冷却する際において内部板２に腐食を生じさせ難くすることができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、第１又は２の発明では、ゴムと金属板を交互に積み重ねてなる積層体を電磁誘導により加硫成形したものである。金属板は、導電性材料であり、電磁誘導により短時間で高熱にすることができるので、加熱時間（加硫時間）の短縮を図ることができる。強磁性体であれば、電磁誘導時に大きな磁束変化を捉えて発熱量を大きくすることができ、より好ましい。
【００７９】
第３乃至５の発明では、積層体を電磁誘導により内部から加熱するので、加熱時間を短縮することができる。
【００８０】
第６乃至９の発明では、誘導コイルの周波数を低くしたので、積層体の一部のみが高温になることを防ぐことができ、内部で温度勾配が生じないように均一に昇温させることができる。したがって、加硫後の製品が均一で優れたものとなる。さらに、周波数を変えながら加熱すると、加熱時間の短縮化を図ることができる。
【００８１】
第１０及び１１の発明では、予熱工程または加硫工程のうちのいずれか一方、または両方に電磁誘導加熱を用いるものであり、加硫システムにおいて生産性の向上を図ることができる。
【００８２】
第１２乃至１５の発明では、積層体をモールドに収納した状態で加熱するものであり、予熱工程から加硫工程への移行作業を容易にすることができる。モールドが非または弱磁性体であれば、積層体への磁束の浸透を妨げることなく、積層体を構成する金属板の発熱状態が良好なものとなる。また、モールドが導電性を有していれば、電磁誘導によってモールド自身も発熱し、積層体の外周からの加熱を補助する。そのような材料としてモールドをオーステナイト系ステンレス製とすることによってコストの低減も図れる。
【００８３】
第１６および１７の発明では、積層体を径方向および積層方向から加熱する手段（電磁誘導以外のもの）を、さらに設けているので、電磁誘導のみでは温度の上がり難い部分を補助的に加温して、積層体の内部で温度勾配が生じないように均一に昇温させることができる。径方向からの加熱手段はモールドに設け、積層方向の加熱手段はプレス機のプラテンなどに設けることが容易であり安価である。
【００８４】
第１８乃至１９の発明では、予熱から加硫まで１つの装置で、モールド内に収めたままできるので、製造工程が簡素化できる。
【００８５】
第２０乃至２１の発明では、予熱工程と加硫工程を異なる装置で行うものであり、そのような場合も、モールド内に収めておくと、一方の装置から他方の装置への移動が容易であり、製造工程が簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層体の一実施例の縦断面説明図である。
【図２】本発明の積層体の他の実施例の縦断面説明図である。
【図３】本発明の積層体のさらに他の実施例の縦断面説明図である。
【図４】本発明の加熱方法の概念図である。
【図５】本発明の加熱方法による昇温カーブを従来の方法によるものとの比較において示すグラフ図である。
【図６】本発明の加熱方法による昇温カーブを従来の方法によるものとの比較において示すグラフ図である。
【図７】周波数と加熱時間および鋼板面内温度差を示すグラフである。
【図８】モールドに収納され状態での加熱方法の説明図である。
【図９】モールドを鋼板と同様にステンレス製とした場合の周波数と昇温速度との関係を鋼板との比較において示す図である。
【図１０】本発明の加熱方法を予熱工程に用いた場合のシステムの一例を示す説明図である。
【図１１】モールド内に収納した積層体を電磁誘導で予熱する場合に用いられる装置の概略説明図である。
【図１２】電磁誘導で予熱したのちに用いられる加硫装置の一例を示す図である。
【図１３】予熱と加硫を行うことができる装置の概略説明図である。
【図１４】中空円筒状の積層体を電磁誘導で加熱する工程を示す図である。
【図１５】中空円筒状の積層体をモールド内に収納して電磁誘導で加熱する工程を示す図である。
【図１６】冷却工程の一例を示す図である。
【符号の説明】
１、５０積層体
２内部板（金属板）
３未加硫ゴム
４、５連結板（金属板）
６、４７誘導コイル
７低周波発生器（電源手段）
８モールド
１０、４３、６３モールド（加熱手段を内蔵）
１５冷却用フィン
２０、４０加硫プレス
２１、３１枠型フレーム
２２、３６上部プラテン（熱盤を兼用）
２４、３７下部プラテン（熱盤を兼用）
３５、３８プラテンサポート
４１電磁誘導加熱装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a vulcanized rubber molded article having a laminated structure in which rubber and metal plates are alternately laminated, and a laminated body in which unvulcanized rubber and metal plates, which are original forms of the vulcanized rubber molded article, are alternately laminated. The present invention relates to a heating method and a heating apparatus, and a manufacturing method and a manufacturing apparatus for the vulcanized rubber molded product.
[0002]
[Prior art]
As a vulcanized rubber molded product having a laminated structure of rubber and a metal plate, for example, there is one used for a seismic isolation device. This seismic isolation device is attached to the foundation of structures such as buildings, buildings, bridges, and machinery, and is intended to reduce the response acceleration to the excitation force caused by earthquakes and minimize damage. is there. A large seismic isolation device for buildings has a design load of 500 tons or more and a diameter of about 1 m.
[0003]
Such a laminate of rubber and metal plate is produced by bonding vulcanized rubber and metal plate or heating the laminate of unvulcanized rubber and metal plate to the vulcanization temperature while applying pressure. As a method for bonding the vulcanized rubber and the metal plate, there has been proposed a method in which the metal is heated by electromagnetic induction to mainly heat the adhesive layer portion (Japanese Patent Publication No. 59-19018). Because it requires a process of producing vulcanized rubber by vulcanizing rubber one by one, and a process of applying and laminating an adhesive between metal plates, especially in seismic isolation devices, etc. A large laminate is not a preferred method.
[0004]
Therefore, a heating method is desired in which a laminate of unvulcanized rubber and a metal plate can be heated and vulcanized while being pressurized. Generally, a hot plate press or hot press using steam or hot water is used as a heating method for unvulcanized rubber, but heat is transferred from the mold by generating heat by electromagnetic induction. A method for heating unvulcanized rubber is also proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 57-193340).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, unvulcanized rubber is a kind of heat insulating material, and it takes a long time for heat to reach the inside only by heating from the outside by hot plate press, hot press and heat generation of the mold, and the productivity is remarkably deteriorated. was there. This problem is particularly noticeable with large seismic isolation devices.
[0006]
For example, in a large seismic isolation device for a building having a design load of about 500 tons and a diameter of about 1 m, it takes about 10 to 20 hours to vulcanize. In addition, it is not preferable from the viewpoint of energy cost to hold the large laminate in a heated and pressurized state for a long time.
[0007]
This invention is made | formed in view of the above-mentioned problem, The place made into the objective is providing the heating method which can heat the laminated body which consists of an unvulcanized rubber and a metal plate in a short time. is there. Another object of the present invention is to provide a heating method capable of heating so that a temperature difference does not occur in the laminated body being heated.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
First The invention relates to a vulcanized rubber molded product having a laminate structure in which unvulcanized rubber and metal plates are alternately stacked and heat-formed by electromagnetic induction heating, and the metal plates are formed of a conductive material. It is a feature. Since the metal plate is a conductive material, it can generate heat by eddy current. Therefore, it can use for electromagnetic induction heating. Examples of the conductive material include an iron plate, a steel plate, aluminum and its alloy, copper and its alloy, and the like. In a laminate in which the metal plate is made of the above-mentioned materials excluding the iron plate, the corrosion resistance is better than that of iron, so the design load is less likely to decrease due to corrosion than when the plate is made of iron plate. It becomes.
[0009]
Second The invention First In addition to the invention, the metal plate has magnetism. The magnetic material strengthens the magnetic field and increases the eddy current.
[0010]
Third The invention arranges an unvulcanized laminated body obtained by alternately laminating unvulcanized rubber and metal plates under the influence of an induction coil, and configures the unvulcanized laminated body by energizing the induction coil with an alternating current. A heating method characterized in that an eddy current is generated in each of the plurality of metal plates to heat each metal plate, and the unvulcanized rubber is heated by heat conduction from each heated metal plate. . The metal plate is a conductive material, and an eddy current is generated inside due to a change in magnetic flux. In order to increase the magnetic flux density generated by the induction coil, it is preferable that the magnetism of the metal plate is large. Moreover, it is preferable that it is a steel plate from a viewpoint of intensity | strength and cost. The laminate is obtained by alternately laminating thin plate-like unvulcanized rubber and metal plates, and both ends in the laminating direction are metal plates. Unlike the metal plates sandwiched between unvulcanized rubber, the metal plates at both ends are provided with screw holes for attaching the finished product to a predetermined location, so that only the flange portion is wide. As for the shape of these laminates, a solid column or a hollow cylindrical column is generally used, but a polygonal column (including a hollow column) having a triangular column or more is also possible.
[0011]
4th The invention Third In addition to the invention, the induction coil is disposed so as to generate an eddy current in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to each metal plate sandwiched at least between unvulcanized rubber. As a method for generating an eddy current in a direction (radial direction) orthogonal to the lamination direction of the metal plates sandwiched between unvulcanized rubber, a method of placing the laminate inside the induction coil is preferable because the configuration is simple. It is also possible to arrange a plurality of induction coils around the laminate. The metal plate is a good heat conductor, for example, even if it generates local heat near the end in the radial direction, it is immediately conducted to the whole and the entire surface is heated. Thus, the unvulcanized rubber is heated by the metal plate whose entire surface is heated. The vicinity of the end in the radial direction indicates the outer periphery when the laminate is a solid column, and indicates the outer periphery or the inner periphery when the laminate is a hollow column. Either the outer periphery or the inner periphery may generate heat, or both may generate heat. In order to generate heat in the inner circumference, there is a method of inserting an induction coil into a hollow portion on the inner circumference.
[0012]
5th The invention 3rd or 4th In addition to the invention, the metal plate is made of a magnetic material. A magnetic material increases a magnetic field and increases an eddy current, and a large calorific value can be obtained. However, it is also possible to make up for this by combining with other heat sources.
[0013]
6th The invention Any of 3rd to 5th In addition to the invention, the frequency of the alternating current supplied to the induction coil is 1 KHz or less. By setting the frequency to a low frequency of 1 KHz or less, there is no temperature difference between both ends and the center in the stacking direction. That is, as the frequency increases, the heating tends to concentrate on the upper and lower ends in the stacking direction. By applying a low-frequency magnetic field to the laminate, it is possible to generate heat by sufficiently applying a magnetic field to each of the metal plates in the laminate, and uniformly produce the entire laminate without causing a temperature gradient in the lamination direction. Can be heated in a short time.
[0014]
7th The invention Any of 3rd to 6th In addition to the invention, the frequency is 20 Hz or less. The temperature can be raised so as not to cause an in-plane temperature difference in the metal plate inside the laminate. Therefore, the temperature difference not only in the stacking direction of the stacked body but also in the radial direction is alleviated.
[0015]
8th The invention Any of 3rd to 7th In addition to the invention, the frequency is 1 Hz or more. When the frequency is lowered, the heating efficiency tends to decrease. Considering two of temperature uniformity and heating efficiency, it is preferable to determine an optimum frequency that is heated at a uniform temperature so as not to reduce the time to reach the predetermined temperature. However, generally less than 1 Hz is not preferable because it takes time to reach the predetermined temperature.
[0016]
9th The invention Any of 3rd to 8th In addition to the invention, the induction coil is heated while changing the frequency of the alternating current applied to the induction coil. By changing the frequency, the amount of heat generated by the outer and inner metal plates can be controlled, so that the temperature difference can be made more uniform.
[0017]
10th The invention 3rd to 9th In addition to the invention, the heating method is applied to a preheating step of raising the temperature of the unvulcanized rubber in the laminated body to a predetermined temperature. When vulcanizing unvulcanized rubber, a preheating step and a vulcanization step of pressurizing the preheated rubber while maintaining a predetermined temperature are required. After performing induction heating in the preheating step, vulcanization may be performed using a conventional method such as a hot platen press or a hot press in the vulcanization step.
[0018]
Eleventh The invention Any of 3rd to 10th In addition to the invention described above, the heating method is applied to a vulcanization process in which the laminate is heated while being pressed in the laminating direction. The preheating process may be heating by a conventional method such as a hot platen press or a hot press, and the vulcanization process may be electromagnetic induction heating. Further, both processes may be electromagnetic induction heating.
[0019]
12th The invention Any of 3rd to 11th In addition to the invention described above, the outer periphery of the laminate is restrained by a mold and heated. In the vulcanization step, a laminate of unvulcanized rubber and a metal plate is accommodated in a mold for pressurization. By making it possible to heat while being contained in the mold, it is possible to save the trouble of taking in and out of the mold and to facilitate the transition from the preheating step to the vulcanization step.
[0020]
Thirteenth The invention 12th In addition to the invention, the mold is a non- or weak magnetic material. Since the mold does not attract magnetic flux, a good magnetic field is generated in the hollow portion of the cylindrical mold. Therefore, efficient electromagnetic induction heating can be performed without reducing the magnetic flux passing through the metal plate of the laminate housed in the hollow portion. A non-magnetic material is preferable, but a weak magnetic material may be used. Examples of the non- or weak magnetic material include austenitic stainless steel such as SUS304, concrete, and various ceramics.
[0021]
14th The invention 12th or 13th In addition to the invention, the mold has conductivity. Eddy currents can be generated in the mold. Therefore, the temperature of the mold is also raised, and the laminate can be heated from the outer periphery by heat conduction from the mold. Thereby, the temperature difference between the inside of the laminate and the outer periphery can be eliminated.
[0022]
15th The invention 12th, 13th or 14th In addition to the invention, the mold is made of austenitic stainless steel. Austenitic stainless steel is a non- (or weak) magnetic material and has conductivity, so that it does not adversely affect the magnetic force acting on the laminate in the mold. In addition, it has corrosion resistance, strong mechanical strength, and low cost.
[0023]
16th The invention 12th to 15th In addition to the invention, a heating means for heating the mold is provided, and the laminate is also heated from the outer periphery by heat conduction from the mold. As the mold heating means, conventionally used means such as those for supplying a heating medium to a cavity provided in the mold and those for providing a heating wire can be appropriately employed. Thereby, the temperature difference (diameter temperature gradient) between the inside and the outer periphery of the laminate can be eliminated.
[0024]
17th The invention 3rd to 16th In addition to the invention, a heating / warming means for heating or warming the unvulcanized laminate from both ends in the stacking direction is provided. As heating and heat retaining means at both ends in the stacking direction, conventionally used means such as a heating plate in which a heating medium is supplied and a heating plate in which a heating wire is installed can be appropriately employed. Thereby, the temperature gradient of the lamination direction of a laminated body can be eliminated.
[0025]
18th The invention In the first or second invention A method for producing a vulcanized rubber molded article according to claim 1, wherein a laminated body in which the unvulcanized rubber and metal plates are alternately laminated is disposed under the influence of an induction coil, and an alternating current is passed through the induction coil. Generating a eddy current in each of the plurality of metal plates constituting the laminated body to generate heat, heating the unvulcanized rubber by heat conduction from each heated metal plate, A method for producing a vulcanized rubber molded article having a laminated structure of a rubber and a metal plate, characterized in that vulcanization is performed by applying a pressing force in the laminating direction of the laminated body. When a vulcanized rubber molded product is produced by vulcanizing a laminate of unvulcanized rubber and a metal plate, induction heating is applied to the preheating step and the vulcanization step. It is efficient because both processes can be performed continuously with one facility.
[0026]
19th The invention 18th In addition to the invention, the laminate is housed in a mold in which at least the outer periphery is restrained. By making it possible to heat the product while it is housed in the mold, it is possible to save the trouble of taking it in and out of the mold and simplify the manufacturing process.
[0027]
20th The invention In the first or second invention A method for producing a vulcanized rubber molded article according to claim 1, wherein a laminated body in which the unvulcanized rubber and metal plates are alternately laminated is disposed under the influence of an induction coil, and an alternating current is passed through the induction coil. After preheating the laminated body by generating an eddy current in each of the plurality of metal plates constituting the laminated body to generate heat, and appropriately applying pressure in the laminating direction of the laminated body A method for producing a vulcanized rubber molded article having a laminated structure of a rubber and a metal plate, characterized by vulcanization while heating. When vulcanizing unvulcanized rubber, a preheating step and a vulcanization step of pressurizing the preheated rubber while maintaining a predetermined temperature are required. After performing induction heating in the preheating step, vulcanization may be performed using a conventional method such as a hot platen press or a hot press in the vulcanization step.
[0028]
21st The invention 20th In addition to the invention, the laminate is housed in a mold in which at least the outer periphery is restrained. By making it possible to heat the product while it is housed in the mold, it is possible to save the trouble of taking it in and out of the mold and simplify the manufacturing process.
[0029]
[Embodiment of the present invention]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are cross-sectional views in the stacking direction showing an example of an embodiment of the stack of the present invention. In the present invention, the representative shape of the laminate includes a solid column and a hollow cylinder, but is not limited to this, and a polygonal column (including a hollow column) having a triangular column or more is also possible. However, for convenience in this specification, the direction orthogonal to the stacking direction is referred to as the radial direction.
[0030]
In FIG. 1, a laminated body 1 is formed by alternately stacking metal plates 2, 4, 5 and rubber 3 while maintaining a parallel state. Of the metal plates 2, 4, and 5, the metal plate 2 is also referred to as an inner plate 2, and the metal plates 4 and 5 are also referred to as connecting plates 4 and 5. Both surfaces of the inner plate 2 are in contact with the rubber 3, and the connecting plates 4 and 5 are on both end surfaces of the laminate 1 and have flange portions 4 a and 5 a. Each of the inner plate 2 and the rubber 3 has a thickness of several millimeters, and several to several tens of sheets are alternately stacked. The connecting plates 4 and 5 function as flanges for screwing the mounting plate and the like. Therefore, it is thicker than the inner plate 2 and has a larger diameter. The inner plate 2 is for increasing the rigidity of the rubber 3 in the laminating direction, and preferably has a thickness substantially equal to that of the rubber 3.
[0031]
Further, in FIG. 1, the inner plate 2 is in a state where its outer periphery 2a is completely embedded in the rubbers 3 and 3a by the annular rubber 3a. Thus, it is preferable that the inner plate 2 is completely embedded in the rubber 3 because a vulcanized rubber molded product in which the inner plate 2 is completely rust-proofed by one vulcanization molding can be obtained.
[0032]
In FIG. 2, there is nothing corresponding to the annular rubber 3a in FIG. 1, and the outer peripheries 2a of all the inner plates 2 are exposed. Moreover, in FIG. 3, the outer periphery 2a of some internal plates 2 is exposed. Thus, if the outer periphery 2a of all or part of the inner plate 2 is exposed, the inner plate 2 can be heated by heat conduction from the heated mold by bringing the mold into contact with the exposed outer periphery 2a. The unvulcanized rubber 3 can be heated more efficiently by heat conduction from the inner plate 2. Further, at the time of cooling, the outer periphery 2a of the inner plate 2 can be forcibly cooled by a refrigerant or the like, and the cooling time can be shortened.
[0033]
The metal plates 2, 4, and 5 are made of a conductive material, and when placed in an environment where the magnetic flux changes, eddy currents are generated inside and generate heat. Therefore, this laminated body 1 can heat the metal plates 2, 4, and 5 by electromagnetic induction heating. Further, if the metal plates 2, 4, 5 in the path of the magnetic flux have magnetism, the magnetic field can be increased, the generated eddy current is increased, and the heat generation amount is increased. When the metal plate is heated, the rubber 3 in contact with the metal plate is heated by heat conduction from the heated metal plates 2, 4, and 5. Moreover, the laminated body 1 must endure the load of the order of several hundred tons under the pillar of a building for decades mainly as a seismic isolation rubber. Therefore, it is preferably formed of a material having better corrosion resistance than iron. Examples of such a material include a steel plate such as stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, copper, and a copper alloy, which can hardly cause a decrease in design load due to corrosion. In addition to the above, in the present invention including the viewpoint of strength and low cost, martensitic stainless steel can be cited as an example of the most preferable material for the metal plates 2, 4, and 5.
[0034]
Next, a method for heating the above-described laminate will be described with reference to FIG.
[0035]
In FIG. 4, an induction coil 6 is spirally wound around the outer periphery of the laminated body 1, and a frequency regulator 7 is connected so that an alternating current is applied to the induction coil 6. The frequency adjuster 7 is composed of an inverter device, for example, and can generate an alternating current having an arbitrary frequency of 1 KHz or less. The induction coil 6 is preferably arranged as close as possible to the end (radial outer periphery) 2a of the inner plate 2 between the upper and lower connecting plates 4 and 5. The magnetic flux formed by the induction coil 6, as indicated by a dotted line, passes under the upper connecting plate 4, penetrates the vicinity of the outer periphery 2 a of the inner plate 2, and covers the upper side of the lower connecting plate 5. A loop is formed. Then, an eddy current is generated near the outer periphery 2a of the inner plate 2. Due to the I2R loss due to this eddy current, the vicinity of the outer periphery 2a of the inner plate 2 generates heat.
[0036]
The inner plate 2 is a good heat conductor, and the unvulcanized rubber 3 in contact with both surfaces is a heat insulating material. Therefore, the heat generated in the vicinity of the outer periphery 2a of the inner plate 2 is not diffused to the rubber, and as shown by the arrow 1, the entire inner plate 2 is immediately heated immediately toward the center. It becomes an almost equivalent state. Subsequently, heat conduction is performed as indicated by an arrow 2 toward the unvulcanized rubber 3 gradually from the entire inner plate 2 heated in this way. Since such heat conduction occurs in each of the internal plates 2, the entire laminate 1 is heated from the inside. Therefore, rapid and uniform heating is possible.
[0037]
Next, the heating method using electromagnetic induction according to the present invention and the conventional heating method using steam will be compared in a graph showing the results of a simulation test.
[0038]
In FIG. 5, induction heating is when the laminate 1 is heated to 100 ° C. by applying an alternating current of 60 Hz, and steam heating is when the laminate 1 is heated from the outside in the steam chamber. is there. A center part shows A part of the rubber | gum of the laminated body 1 shown by FIG. 4, is a center of radial direction, and hits the center of a lamination direction. Moreover, an upper end part shows B part of the rubber | gum of the laminated body 1 shown by FIG. 4, is the outer periphery 2a vicinity of radial direction, and corresponds to the upper end of a lamination direction.
[0039]
In FIG. 5, it can be seen that the induction heating indicated by the ● and ■ marks has a steeper temperature rise curve than the steam indicated by the ◆ and ▲ marks, and can be heated to a predetermined temperature in a short time. In induction heating, the temperature difference between the center part ● and the upper end part ■ is relatively small, and in the case of steam heating, the central part ▲ and It can be seen that there is a large temperature difference between the upper end mark and the temperature is not uniformly increased. That is, in the electromagnetic induction heating, since heating is performed from the inside, rapid and uniform heating is possible. In about 100 minutes, both the central part A and the upper end part B are close to 100 ° C., and are stable. . On the other hand, in the steam heating, since it is heated from the outside toward the inside, the temperature difference between the central part A and the upper end part B is large, and only after about 20 hours or more, the central part A and the upper end part B Both become stable at about 100 ° C. From this, it can be seen that if the laminate 1 is subjected to the electromagnetic induction heating of the present embodiment, the vulcanization time may be reduced to about 1/10.
[0040]
Next, the case where a preferable martensitic stainless steel is used as the material of the metal plates 2, 4, 5 is compared with iron.
[0041]
FIG. 6 shows that a laminate 1 made of martensitic stainless steel (SUS) having good corrosion resistance is used for the inner plate 2 and the connecting plates 4 and 5 of FIG. It is a graph which shows the result "(circle)" of the simulation test in the case of heating. As a comparative example, the result of a simulation test in which iron having a low corrosion resistance is used for the inner plate 2 and the connecting plates 4 and 5 is “●” and steam (170 ° C.) which is a conventional method. The result of the simulation test “Δ” when heated by using was also obtained.
[0042]
As a result, the time required to reach 150 ° C. after starting heating is 440 minutes for the stainless steel (SUS) laminate 1, 260 minutes for the iron laminate 1 and 520 minutes for the steam heating. It turned out to be. The relationship between the maximum temperature and the minimum temperature is that the temperature difference is the smallest in the iron laminate 1, the temperature difference is the largest in the steam heating, and the stainless steel (SUS) laminate 1 is intermediate between these cases. It was found that the temperature difference was. As a result, when stainless steel (SUS) is used, the electrical conductivity is smaller than that of iron (steel), and thus heating takes longer than when iron (steel) is used. It was found that the heating can be performed in a short time because the heating is performed from the inside of the laminated body 1 as compared with the case of heating from the outside of the body 1.
[0043]
By the way, in the simulation results shown in FIG. 5 and the like, it can be seen that induction heating is remarkably superior to steam heating, but the temperature difference between the central portion A and the upper end portion B is not completely absent. That is, the temperature rising curve at the center A (marked by ●) is steeper than the temperature rising curve at the upper end B (marked by ■), and the inside of the laminated body 1 is slightly heated more easily than the upper and lower ends. It shows that there is a tendency. The amount of heat going from the end 2a of the inner plate 2 to the inside exceeds the heat radiation at the upper and lower ends of the laminate 1, suggesting that the amount of heat is confined inside.
[0044]
Therefore, it is preferable to change the frequency of the induction coil 6 to control the amount of heat generation so that the entire temperature rise curve is drawn.
[0045]
On the other hand, if the frequency of the alternating current from the alternating current generator 7 is increased too much, the inner plate 2 at the upper and lower ends in the stacking direction tends to generate heat only at the outer peripheral ends C and D (see FIG. 4). It is known that a temperature gradient is generated in the stacking direction and the radial direction. In order to generate heat in the vicinity of the end of the outer periphery 2a of the inner plate 2, it is necessary to make the frequency lower than 1 KHz.
[0046]
Even at a frequency of 1 KHz or less, a temperature gradient in the radial direction may occur inside the metal plate. In this case, when the frequency is further lowered, the penetration depth (skin depth) increases in the radial direction of the magnetic flux in the metal plate (inner plate). For this reason, since the radial distribution of Joule heat induced in the metal plate becomes broader by lowering the frequency, the in-plane temperature difference is reduced.
[0047]
In FIG. 7, the relationship between the coil frequency and the heating time and the relationship between the coil frequency and the temperature difference are compared. FIG. 7 shows a simulation result when an alternating magnetic field is applied to a laminate having a diameter of 500 mm (25 layers of 3 mm-thick steel plates and 26 layers of vulcanized rubber having a thickness of 5 mm are alternately stacked).
[0048]
In FIG. 7, a curve indicated by a broken line ▲ indicates an in-plane temperature difference of the steel plate (inner plate 2), and it can be seen that the temperature difference is smaller as the frequency is lower. Therefore, if the frequency is lowered, the temperature can be uniformly increased so as not to cause a temperature difference in the laminated body. On the other hand, the curve indicated by the solid line ● indicates the time for the entire laminate 1 to reach 150 ° C., and it can be seen that the lower the frequency, the longer the heating. Therefore, using FIG. 6, the frequency can be appropriately determined so that vulcanization can be performed by increasing the temperature as quickly as possible with an in-plane temperature difference within a range not affecting rubber vulcanization. As such a range, the frequency is preferably set to 1 Hz or more and 20 Hz or less. In this range, the in-plane temperature difference is 50 ° C. to 70 ° C., and the 150 ° C. arrival time is 10 minutes to 100 minutes.
[0049]
Furthermore, as a method of reducing the in-plane temperature difference of the metal plate (steel plate), a method of controlling the temperature of the mold in contact with the outer periphery of the laminated body can be mentioned. As this method, a method in which a mold is formed of a conductor and heat is generated by electromagnetic induction as in the case of the internal plate is preferable.
[0050]
As shown in FIG. 8, the mold 8 is a hollow body having an inner diameter equal to the outer diameter of the laminated body 1 in order to constrain the radial direction of the laminated body 1, and the laminated body 1 is pressed in the lamination direction. Thus, the space between the steps 8a and 8b of the mold 8 is made smaller than the space between the connecting plate 4 and the connecting plate 5 by the pressure allowance ε. When heating the laminate 1 in such a mold 8, the induction coil 6 is disposed on the outer periphery of the mold 8.
[0051]
FIG. 9 shows the results of a simulation of the mold heating rate when the mold 8 shown in FIG. 8 is made of austenitic SUS and the radial thickness is 25 mm, in relation to the frequency. The temperature rising rate of the mold indicated by the broken line ● markedly increases with the frequency, but the temperature rising rate of the steel sheet indicated by the solid line ○ is almost flat. Both agree at around 3 Hz. Therefore, when the mold is made of austenitic stainless steel, if the induction heating frequency is around 3 Hz, there is no temperature difference between the inside of the laminate and the boundary in contact with the mold.
[0052]
Moreover, if the relationship of FIG. 9 is used, the temperature increase rate of a mold, an internal metal plate, and each can be controlled by switching a frequency in the middle of heating.
[0053]
The mold 8 is preferably formed of a non- (or weak) magnetic material. This is because the magnetic flux generated by the induction coil 6 easily passes through the mold 8 and reaches the inner plate 2. From this point of view, it can be seen that the mold is preferably made of austenitic stainless steel such as SUS304.
[0054]
Thus, it can be seen that the temperature disparity can be reduced by heating the mold in contact with the laminate. In the case of heating without using a mold (such as preheating), an austenitic stainless steel jig having the same shape may be brought into contact with the outer periphery of the laminate. Further, as will be described later, the temperature disparity can also be eliminated by supplementarily using another heating method in a place where the temperature does not easily rise.
[0055]
Next, an example of a system for vulcanizing a laminate in which unvulcanized rubber and metal plates are alternately laminated will be described with reference to FIG. In the vulcanization system shown in FIG. 10, the electromagnetic induction heating of the present invention is performed in the preheating process (first and second preheating stations S2 and S3), and the conventional steam heating is performed in the vulcanization process (pressure heating station S1). Is done. In addition to this, the vulcanization system includes first and second assembling / disassembling stations S4 and S5 (which may be separated into assembling station S4 and disassembling station S5), and these stations S1 to S5. There is provided a transport carriage 30 that travels with a mold and a laminated body placed between them.
[0056]
In general, if the laminate is only heated, it can be stored in the mold, but in a vulcanization process that requires pressurization, heating in a state of being stored in the mold is required. Therefore, when the laminate is vulcanized, it is preferable to carry out the flow work in a state where it is housed in the mold from the preheating step to the vulcanization step. That is, in FIG. 10, the laminate is first transported to the mold assembly station S4, mounted with a mold, preheated in the preheating station S2 or S3, vulcanized in the pressure heating station S1, and transported to the mold decomposition station S5. And removed from the mold.
[0057]
In addition, the preheating step of raising the temperature of the laminate to a predetermined temperature at which vulcanization can be performed takes more time than the vulcanization step of applying pressure while maintaining a constant temperature. Also, it takes time to assemble and disassemble the mold. Therefore, by increasing the number of preheating stations for performing the preheating step as compared with the number of pressure heating stations for performing the vulcanizing step, the vulcanization cycle can be shortened and the productivity can be increased. It is preferable to provide a plurality of mold assembling / disassembling stations. In FIG. 10, two preheating stations are provided, and one pressure heating station is provided. In addition, it is preferable that the ratio of these numbers is appropriately determined depending on the time difference.
[0058]
The apparatus shown in FIG. 11 and FIG. 12 is an apparatus used in the system of FIG. 10, and preheating is performed by electromagnetic induction (see FIG. 11) and vulcanization is performed by another apparatus by steam heating (see FIG. 12). It is comprised as follows.
[0059]
In FIG. 11, the mold 10 includes a cylindrical mold body 12 that constrains the radial direction of the laminate 1, and a lower lid portion 11 and an upper lid portion 13 that are in contact with both end surfaces of the laminate 1 in the lamination direction. While the connection plate 5 of the laminate 1 is held between the lower lid portion 11 and the mold body 12, the connection plate 4 of the laminate 1 is held between the upper lid portion 13 and the mold body 12, A pressure allowance ε that can be pushed in is provided between the upper lid portion 13 and the mold body 12. The induction coil 6 is disposed on the outer periphery of the mold body 12 so as to be positioned between the connecting plates 4 and 5. Further, a heating jacket 12a to be acted on in the vulcanization process is provided inside the mold body 12. Furthermore, the mold body 12 can be put in and out of the laminated body 1 by being configured to be vertically split. Similarly, the upper and lower lid portions 11 and 13 may be disassembled. Further, the upper and lower lid portions 11 and 13 can be omitted.
[0060]
As described above, the mold body 12 is preferably formed of a non- (or weak) magnetic material such as SUS304, and the magnetic flux generated by the induction coil 6 passes through the mold 10 and reaches the inner plate 2. . Therefore, when the above-described low-frequency alternating current is supplied to the induction coil 6, the entire laminate 1 is heated from the inside in a short time, and preheating before vulcanization is performed. Further, since SUS304 is a conductive material and is heated by electromagnetic induction, the laminate 1 is also heated from the end surface in contact with the mold body 12 and is uniformly heated so as not to cause a temperature difference from the inside.
[0061]
In FIG. 12, the vulcanizing press 20 holds an upper platen 22 at an upper part in a press frame 21 via a height adjusting mechanism 23, and a lower platen 24 at a lower part in the press frame 21 with a pressure cylinder 25. It is structured to be held through. In a state where the pressure cylinder 25 is shortened, the mold 10 for storing the preheated laminated body 1 is slid in the thickness direction of the paper, for example, and mounted at a predetermined position. Thereafter, when the pressure cylinder 25 is extended, the mold 10, that is, the laminate 1 is pressurized between the upper and lower platens 22 and 24. At the same time, when steam is introduced into the heating jacket 12a of the intermediate portion 12, pressurization and heating are simultaneously performed, and vulcanization is performed in which the resin is cured while being pressed into a predetermined shape. Heat jackets 22a and 24a may also be provided inside the upper and lower platens 22 and 24 so that steam can be introduced and heated.
[0062]
In addition, the heating method by the electromagnetic induction of this invention can also be used for a vulcanization process. In that case, it is preferable that both the preheating and the vulcanization processes can be performed in one apparatus (see FIG. 13). It is also possible to perform preheating by a conventional heating method using steam or the like, and to perform only heating in the vulcanization process by electromagnetic induction heating.
[0063]
Next, a heating apparatus capable of performing both preheating and vulcanization processes at once will be described in detail with reference to FIG.
[0064]
The heating device includes a pressure press 40 that presses the laminated body 1 loaded in the mold 43 in the vertical direction, and an electromagnetic induction heating device 41 that heats the laminated body 1. The pressure press 40 has a frame-type frame 31 whose inside is opened. The frame-type frame 31 is formed by laminating a plurality of frame plates 32 and fastening them with bolts 33... By adjusting the number of layers of the frame plates 32. It can be easily obtained.
[0065]
A spacer member 34 is provided on the upper surface inside the frame-type frame 31, and an upper platen 36 having a hollow portion 36 a is provided on the lower end of the spacer member 34 via a platen support 35. . A lower platen 37 having a hollow portion 37 a is disposed below the upper platen 36, similarly to the upper platen 36. A heat supply source (not shown) is connected to the hollow portions 36a and 37a of the upper and lower platens 36 and 37, and the heat supply source supplies a heating medium such as steam to the hollow portions 36a and 37a. As a result, the upper and lower platens 36 and 37 are heated to a predetermined temperature or higher.
[0066]
The lower platen 37 is supported by a pressurizing cylinder 39 using fluid pressure such as hydraulic pressure via a platen support 38. The pressure cylinder 39 has a pressure rod 39a whose axis is set in the vertical direction. The lower platen 37 is moved up and down by moving the pressure rod 39a forward and backward. Between the upper platen 36 and the lower platen 37, the mold 43 and the laminate 1 are carried. The mold 43 is integrally formed in a cylindrical shape so as to contact the side peripheral surface of the laminate 1. A hollow portion 43a is formed in the mold 43, and the above-described heat supply source (not shown) is connected to the hollow portion 43a during vulcanization molding. Thus, the mold 43 is heated to a predetermined temperature or higher by supplying a heating medium such as steam from the heat supply source to the hollow portion 43a. The mold 43 is formed using a non-magnetic material such as SUS304, and generates a magnetic field in the mold 43.
[0067]
The laminate 1 loaded in the mold 43 has a cylindrical unvulcanized rubber 3. Inside the unvulcanized rubber 3, internal plates 2 made of metal plates are horizontally arranged while being laminated in the vertical direction at a predetermined interval. Further, the upper and lower surfaces of the unvulcanized rubber 3 are joined to connecting plates 4 and 5 made of a metal plate in the same manner as the inner plate 2, and these connecting plates 4 and 5 and the inner plates 2 are electromagnetically connected. By being heated by induction, the unvulcanized rubber 3 is heated from the upper and lower surfaces and from the inside.
[0068]
The heating of the inner plates 2... And the connecting plates 4 and 5 is performed by an electromagnetic induction heating device 41 arranged around the mold 43 as shown in FIG. The electromagnetic induction heating device 41 includes an annular induction coil 47 and a cooling device (not shown) that forcibly cools the induction coil 47 with air or water. 4 is connected to the induction coil 47, and the frequency regulator 7 adjusts the frequency of the alternating current that is passed through the induction coil 47, so that the induction coil 47 A magnetic field having an arbitrary intensity is generated around.
[0069]
In the above configuration, the operation of the heating device will be described. First, the mold 43 and the induction coil 47 are set in the pressure press 40, and the pressure rod 39a is advanced with respect to the pressure cylinder 39, whereby the mold 43 and the laminate 1 are sandwiched between the lower platen 37 and the upper platen 36. Then press. Thereafter, a heating medium such as steam is supplied to the upper platen 36, the lower platen 37, and the mold 43 to heat them, and an alternating current is supplied to the induction coil 47 at a predetermined frequency to surround the induction coil 47. Generate a magnetic field.
[0070]
The magnetic field is applied to the connecting plates 4 and 5 joined to the upper and lower surfaces of the unvulcanized rubber 3 in the laminate 1 and the inner plates 2 embedded in the unvulcanized rubber 3, and these connecting plates. 4 and 5 and the internal plates 2 are heated by generating eddy currents. Then, the unvulcanized rubber 3 is heated from the upper and lower surfaces and the inside by heating the connecting plates 4 and 5 and the inner plates 2, and further to the unvulcanized rubber 3 by the upper platen 36, the lower platen 37 and the mold 43. By accelerating the heating, the unvulcanized rubber 3 is heated from outside and inside to be vulcanized. Thereafter, when the vulcanization molding of the laminated body 1 is completed, the mold 43 is carried out together with the induction coil 47 from the pressure device 40, and then the mold 43 is conveyed to the next process such as a cooling process together with the vulcanized laminated body 1. .
[0071]
The upper platen 36, the lower platen 37, and the mold 43 can be appropriately selected from conventionally used heating means such as an electric heating method in addition to heating with a heating medium such as steam. Moreover, it is preferable from the viewpoint of realizing more uniform and quick heating that the temperature is controlled so as to compensate for the temperature that does not easily rise when a temperature difference occurs due to heating by electromagnetic induction.
[0072]
In the embodiment described above, the induction coil is illustrated as being spirally wound along the outer periphery of the multilayer body 1. It may be a thing. Alternatively, an induction coil may be wound around a concave iron core, and the laminate may be disposed under the influence of the magnetic flux of the concave iron core. In short, it is sufficient that the magnetic flux penetrates into each of the internal plates constituting the laminated body 1 and preferably heat can be generated at the radial ends of the internal plates.
[0073]
Furthermore, the laminate may be hollow. Next, a method of heating the hollow cylindrical columnar laminate 50 will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
[0074]
A laminated body 50 shown in FIG. 14 has a hollow disk-shaped inner plate 52 embedded in an unvulcanized rubber 53 to form a hollow cylindrical column, and has the same diameter as the unvulcanized rubber 53 at the upper and lower ends of the unvulcanized rubber 53. The connecting plates 54 and 55 are in close contact with each other. In such a laminated body 51, induction coils 61 and 62 can be disposed on the inner circumference and the outer circumference of the laminated body, respectively, so that both ends (outer circumference and inner circumference) can generate heat.
[0075]
FIG. 15 shows a state in which the stacked body 51 of FIG. 14 is housed in a mold 63 and heated by electromagnetic induction through the mold 63. The mold 63 includes a lower mold 66 in which an outer cylinder 64 and a central column 65 are erected, and an upper mold 67 that covers the lower mold 66 while leaving a fastening allowance ε. The mold 63 is formed of a nonmagnetic material such as SUS304, and the laminated body 51 can be heated by disposing the induction coil 6 on the outer periphery of the outer cylindrical portion 64 of the lower mold 66. Yes. Moreover, the outer cylinder 64 and the center column 65 have heating jackets 64a and 65a inside, and can be supplementarily heated by a method such as steam heating.
[0076]
As shown in FIGS. 2 and 3, in the laminated body 1 in which the inner plate 2 is exposed, in the cooling step after vulcanization, the exposed portion (end portion) of the inner plate 2 is opposite to the heating method described above. ) Is forcibly cooled to lower the overall temperature of the inner plate 2 and can be cooled from the inside by heat conduction. Thereby, shortening of cooling time can be aimed at.
[0077]
Here, as a method of heat dissipation, as shown in FIG. 16, there can be mentioned a method of leaving the laminated body 1 and naturally radiating heat, and air (refrigerant) is exposed to the exposed portion of the internal steel plate 2 by the blower fan 14. There is a method of forcibly cooling by spraying. Further, instead of using air as a refrigerant, nitrogen gas may be used as a gaseous refrigerant, or water or oil may be used as a liquid refrigerant. Further, a cooling fin 15 is attached to the exposed portion so that the exposed portion can be forcibly cooled even when the laminate 1 is left unattended, and the exposed portion is forcibly cooled via the cooling fin 15. There may be. Further, the cooling fin 15 may be forcibly cooled via the cooling fin 15 by bringing the gaseous or liquid refrigerant into contact with the cooling fin 15. When air or water is used as the refrigerant, it is desirable that the inner plate 2 is a stainless steel plate having good corrosion resistance. With this configuration, the inner plate 2 is cooled when the laminate 1 is cooled. 2 can be made difficult to cause corrosion.
[0078]
【The invention's effect】
As above First or second In the invention, a laminate formed by alternately stacking rubber and metal plates is vulcanized by electromagnetic induction. Since the metal plate is a conductive material and can be heated to high heat in a short time by electromagnetic induction, the heating time (vulcanization time) can be shortened. A ferromagnetic material is more preferable because it can capture a large change in magnetic flux during electromagnetic induction and increase the amount of heat generated.
[0079]
3rd to 5th In this invention, since the laminate is heated from the inside by electromagnetic induction, the heating time can be shortened.
[0080]
6th to 9th In this invention, since the frequency of the induction coil is lowered, it is possible to prevent only a part of the laminated body from becoming high temperature, and it is possible to raise the temperature uniformly so as not to cause a temperature gradient inside. Therefore, the vulcanized product is uniform and excellent. Furthermore, when heating is performed while changing the frequency, the heating time can be shortened.
[0081]
10th and 11th In this invention, electromagnetic induction heating is used for either one or both of the preheating step and the vulcanization step, and productivity can be improved in the vulcanization system.
[0082]
12th to 15th In this invention, the laminate is heated in a state of being housed in a mold, and the transition work from the preheating step to the vulcanization step can be facilitated. If the mold is non- or weakly magnetic, the heat generation state of the metal plates constituting the laminate will be good without hindering the penetration of magnetic flux into the laminate. Further, if the mold has conductivity, the mold itself also generates heat by electromagnetic induction, and assists heating from the outer periphery of the laminate. Costs can be reduced by using austenitic stainless steel as such a material.
[0083]
16th and 17th In the invention, means (other than electromagnetic induction) for heating the laminated body from the radial direction and the laminating direction is further provided. The temperature can be raised uniformly so that a temperature gradient does not occur inside the body. The heating means from the radial direction is provided in the mold, and the heating means in the stacking direction can be easily provided on a platen of a press machine and is inexpensive.
[0084]
18th to 19th In this invention, since it can be kept in the mold with one apparatus from preheating to vulcanization, the manufacturing process can be simplified.
[0085]
20th to 21st In the present invention, the preheating step and the vulcanization step are performed by different apparatuses, and even in such a case, if stored in the mold, the movement from one apparatus to the other apparatus is easy, and the manufacturing process Can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a longitudinal section of an embodiment of a laminate according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of a longitudinal section of another embodiment of the laminate of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of a longitudinal section of still another embodiment of the laminate of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram of the heating method of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a temperature rise curve according to the heating method of the present invention in comparison with that according to a conventional method.
FIG. 6 is a graph showing a temperature rise curve according to the heating method of the present invention in comparison with that according to the conventional method.
FIG. 7 is a graph showing frequency, heating time, and in-plane temperature difference.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a heating method in a state of being housed in a mold.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the frequency and the heating rate when the mold is made of stainless steel like the steel plate in comparison with the steel plate.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a system when the heating method of the present invention is used in a preheating step.
FIG. 11 is a schematic explanatory diagram of an apparatus used when a laminated body housed in a mold is preheated by electromagnetic induction.
FIG. 12 is a view showing an example of a vulcanizing apparatus used after preheating by electromagnetic induction.
FIG. 13 is a schematic explanatory diagram of an apparatus capable of performing preheating and vulcanization.
FIG. 14 is a diagram showing a process of heating a hollow cylindrical laminate by electromagnetic induction.
FIG. 15 is a diagram showing a process of housing a hollow cylindrical laminate in a mold and heating it by electromagnetic induction.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a cooling process.
[Explanation of symbols]
1, 50 Laminate
2 Internal plate (metal plate)
3 Unvulcanized rubber
4, 5 Connecting plate (metal plate)
6, 47 induction coil
7 Low frequency generator (power supply means)
8 Mold
10, 43, 63 Mold (with built-in heating means)
15 Cooling fin
20, 40 Vulcanizing press
21, 31 Frame type frame
22, 36 Upper platen (also used as hot platen)
24, 37 Lower platen (also used as a hot platen)
35, 38 platen support
41 Electromagnetic induction heating device

Claims

Restrain the outer periphery of the laminate formed by alternately laminating unvulcanized rubber and metal plates with a non- or weakly magnetic and conductive mold,
An induction coil is arranged on the outer periphery of the mold so that the laminate is under the influence of the induction coil,
The induction coil is energized with an alternating current having a frequency of 1 KHz or less to generate eddy currents in each of the plurality of metal plates constituting the laminated body, thereby heating each metal plate
A method for heating a laminate of unvulcanized rubber and a metal plate, wherein the unvulcanized rubber is heated by heat conduction from each metal plate that has been heated.

The metal plate is, a method of heating according to claim 1, wherein comprising formed of a magnetic material.

The method of heating according to claim 1 or 2, wherein the frequency is 20Hz or less.

The heating method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the frequency is 1 Hz or more.

The heating method according to any one of claims 1 to 4 , wherein heating is performed while changing a frequency of an alternating current supplied to the induction coil.

The heating method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the heating method is adapted to a preheating step of raising the temperature of the unvulcanized rubber in the laminated body to a predetermined temperature.

The heating method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the heating method is applied to a vulcanization step in which the laminate is heated while being pressed in the laminating direction.

The heating method according to claim 1, wherein the mold is made of austenitic stainless steel.

9. The induction coil according to claim 1, wherein the induction coil is disposed so as to generate an eddy current in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to each metal plate sandwiched at least between unvulcanized rubber . the heating method described in.

The heating method according to any one of claims 1 to 9 , wherein a heating means for heating the mold is provided, and the laminate is also heated from the outer periphery by heat conduction from the mold.

The heating method according to any one of claims 1 to 10 , wherein heating and heat retaining means for heating or heat retaining the laminated body from both ends in the stacking direction are provided, and heating is performed while heating or heat retaining means.